Po rewolucji lutowej przyjechał do Moskwy, po czym na polecenie Komitetu Centralnego partii bolszewickiej udał się do Piotrogrodu w celu dalszego prowadzenia propagandy wśród żołnierzy. Został wybrany na członka Piotrogrodzkiej Rady Delegatów Robotniczych i Żołnierskich, gdzie następnie był kolejno sekretarzem i przewodniczącym frakcji bolszewickiej. W końcu czerwca 1917 był przeciwny wystąpieniu zbrojnemu przeciwko Rządowi Tymczasowemu, uznając je za przedwczesne. Również podczas tzw. dni lipcowych, występując na mityngu dwóch pułków przed siedzibą piotrogrodzkich bolszewików, willą Matyldy Krzesińskiej, apelował do żołnierzy o pozostanie w koszarach. Od października 1917 był członkiem Piotrogrodzkiego Komitetu Wojskowo-Rewolucyjnego. Brał czynny udział w przewrocie, który obalił Rząd Tymczasowy. To on polecił komisarzowi komitetu wojskowo-rewolucyjnego na krążowniku Aurora, Aleksandrowi Biełyszewowi, doprowadzić do zatrzymania ruchu na Moście Mikołajowskim.